Hierarquia e Processos Ecológicos

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1 BIOLOGIA DA CONSERVAÇÃO IBB021 AULA 5: TEORIA E MODELOS COM MAIS DE UMA POPULAÇÃO HIERARQUIA E PROCESSOS ECOLÓGICOS MODELOS Source-Sink OU Fonte-Ralo implicações populacionais da heterogeneidade de hábitat movimento entre manchas de diferente qualidade MODELOS DE METAPOPULAÇÕES que é e uma metapopulação modelos de metapopulações Aplicação dos modelos de metapopulações Conservation for all Capitulo 5, Meffe & Carroll Capitulo 7, Metapopulation Ecology Hanski 2001 Hierarquia e Processos Ecológicos Nível de Paisagem uso de solo mudanças climáticas perturbações / catástrofes Nível Populacional taxa de nascimento taxa de mortalidade taxa de crescimento imigração emigração Nível Individuos taxa de consumo de alimento taxa de crescimento taxa de alimentação dos filhotes seleção de hábitat

2 Taxa Reprodutiva da População Seleção de Hábitat e Contexto na Paisagem Aves que nidificam em ocos dependem da formação de ocos em árvores Arapaçus (Dendrocolaptidae) Papagaios (Psittacidae) Tucanos (Ramphastidae) Hierarquia e Processos Ecológicos Nível Populacional taxa de crescimento (r) Nível Indivíduo Qualidade do Hábitat Nível de Paisagem Quantidade de Hábitat

3 Hierarquia e Processos Ecológicos O entendimento das dinâmicas populacionais das espécies de interesse em conservação deve considerar: Fatores ambientais que operam em escalas espaciais diferentes e consideram a composição heterogênea das paisagens Dinâmica Populacional Modelo de Crescimento Populacional Logístico K N dn dt = rn (1 - N / K) Tempo Supostos: Indivíduos compartem o mesmo ambiente (= população) e as populações são fechadas a migração Conceito de População: todos os indivíduos interagem igualmente

4 Heterogeneidade Espacial Amazonas Rondônia Manchas de hábitat de diferente qualidade Boa qualidade: alto sucesso reprodutivo ou sobrevivência Baixa qualidade: baixo sucesso reprodutivo ou sobrevivência Indivíduos que ocupam manchas de boa qualidade terão maior sucesso reprodutivo Demografia Hábitat Específica Fonte: são áreas o localidades onde a natalidade é maior que a mortalidade (r > 0) Ralo: são áreas o localidades onde a mortalidade é maior que a natalidade () As localidade Ralo se extinguirão (deterministicamente) se não recebem imigrantes de outras áreas Por que alguns indivíduos abandonariam áreas de boa qualidade?

5 Modelo Populacional Fonte-Ralo r > 0 A dinâmica fonte-ralo resulta em migração entre populações altamente assimétrica Pulliam 1988, 1996 Modelo Populacional Fonte-Ralo r > 0 O numero de indivíduos ou tamanho da mancha não se relacionam com a categoria de fonte ou ralo! Abundância nem sempre indica qualidade do hábitat

6 Modelo Populacional Fonte-Ralo Metapopulação: conjunto de populações conectadas por migração r > 0 K = 0 K = 1000 K = 0 K = 0 Qual é o tamanho populacional da metapopulação? > 1000!!!! mesmo que K=0 em locais ralo Modelo Populacional Fonte-Ralo r > 0 Qual é a relevância das populações Ralo? Quais processos determinam que um local / seja um ralo?

7 Modelo Populacional Fonte-Ralo Robinson et al 1995 Science 267: Modelo Populacional Fonte-Ralo Fragmentos de floresta no centro de Estados Unidos

8 Armadilhas Ecológicas São manchas de hábitat de qualidade ruim que atraem indivíduos, uso preferencial de áreas em que r <0 São observáveis em: - ambientes antropizados - ambientes não intervindos Seleção de Habitat Não-Adaptativa Armadilhas Ecológicas Seleção de Habitat Não- Adaptativa Bordas de floresta e fragmentos urbanos podem ser armadilhas ecológicas Schlaepfer et al 2009

9 Modelo de Metapopulações Modelo populacional de crescimento logístico N K dn dt = rn (1 - N / K) Tempo Supostos: Indivíduos compartem o mesmo ambiente (= população) e as populações são fechadas a migração Metapopulação: conjunto de populações conectadas por migração Modelo de Metapopulações Modelo populacional de dois populações População 1 (N1) K N dn1 dt = r1n1 (1 - N1 / K1) - mn1 + m(1 - d) N2 m N População 2 (N2) K dn2 dt = r2n2 (1 - N2 / K2) - mn2 + m(1 - d) N1 m: taxa de migração d: taxa de mortalidade durante a migração r: taxa de crescimento populacional

10 Modelo de Metapopulações Modelo Metapopulacional de Levins (1969) Populações locais: unidades demográficas que flutuam independentemente (assincrónicamente) uma de outra sujeitas a extinção local e recolonização (por processos estocásticos), conectadas por migração Modelo de Metapopulações Modelo Metapopulacional de Levins (1969) Se as populações em uma metapopulação flutuam de forma sincrônica as populações formam uma única população

11 Modelo de Metapopulações Modelo Metapopulacional de Levins (1969) dp dt = cp(1-p) - ep c: taxa de colonização e: taxa de extinção Persistência da metapopulação dada por um balance estocástico das extinções e recolonizações das manchas não ocupadas Modelo de Metapopulações Modelo Metapopulacional de Levins (1969) Taxa c e Taxa 0 Pn Por 1 0 Pn Por 1 Tamanho em equilibro da metapopulação (P) dado pelo balanço entre as taxas de extinção e colonizações da metapopulação c: taxa de colonização (proporção de manchas colonizadas) e: taxa de extinção (proporção de extinção de manchas)

12 Modelo de Metapopulações Modelo Metapopulacional de Levins (1969) dp dt = cp(1-p) - ep O modelo de Levins assume: c: taxa de colonização e: taxa de extinção infinito número de manchas (> 100) colonização não é afetada pela distância todas as manchas são iguais (N, tamanho) manchas tem igual probabilidade de ser colonizadas ou extintas Modelo de Metapopulações Modelos mais complexos consideram: probabilidade de extinção das populações dependem das condições locais (qulidade, áreas) e de processos estocásticos colonização depende da capacidade de dispersão das espécies, distância entre manchas e posição relativa das manchas no espaço O ESPAÇO é considerado EXPLICITAMENTE

13 Modelos de Metapopulações Aplicações dos Modelos de Metapopulações Uso em conservação: determinação da persistência de populações fragmentadas identificação de populações específicas o conexões que são chaves para a persistência da metapopulação como a perda de hábitat afeta a persistência da metapopulação A conservação de populações fragmentadas é mais eficiente utilizando uma abordagem de metapopulações

14 Aplicações dos Modelos de Metapopulações